移动通信基本原理和技术.ppt
发射机接收机f1( f2 )送受话器电台（甲）发射机接收机送受话器f1( f1 )f1( f2 )f1( f1 )PTT电台（乙）PTT1f1f2f2f1f2f1f2f发射机接收机f1f2送话器受话器基站双工器发射机接收机f2f1f1送话器受话器移动台l双工方式：通信双方可以同时进行收发，区分收双工方式：通信双方可以同时进行收发，区分收发的方式称为双工方式。发的方式称为双工方式。l双工方式包括：双工方式包括： 频分双工频分双工FDD（Frequency Divided Duplex） 时分双工时分双工TDD （Time Divided Duplex）1.1. BSBS如何识别用户？如何识别用户？2.2. 用户如何识别用户如何识别BSBS发给自己的信号？发给自己的信号？BSMS1MS2MS3多个用户共多个用户共享信道，区享信道，区分用户的方分用户的方式称为多址式称为多址技术技术思考：在模拟蜂窝移动通信中，一个小区的用户思考：在模拟蜂窝移动通信中，一个小区的用户可以用相同的频率么？可以用相同的频率么？BSMS1MS2f1f1f2f2采用采用FDMA方式的主要特点：方式的主要特点：l每个频道只能传一路业务信息每个频道只能传一路业务信息l频率分配工作复杂，基站重复设置收发信道设备频率分配工作复杂，基站重复设置收发信道设备l多频道信号互调干扰严重多频道信号互调干扰严重l频率利用率低，容量小频率利用率低，容量小下行信号下行频率高上行频率低上行信号BSMS上行信号上行信号下行信号下行信号收发保护频段收发保护频段f1 f2 f3fnf1 f2 f3fnBSMS收发间隔收发间隔f增大增大B BBBBBBBB B用户t帧帧1帧帧2ft1 t2t5t8 t1 t2t5t8 t1 t2t5帧帧Frame 4.615ms时隙时隙Time slotBSMS1MS2MS3f1tt1t1t1f1tt2t2t2tf1t5t5t5f1下行（同一小区）BSMS1MS2MS3t1t2t5t帧帧1帧帧2f2t1 t2t5t1t2t5t1 t2t5f2f2f2上行（同一小区）思考一下：1. 用户通话时是否会感到断续？2. 同一小区的两个用户通话，需要多少个频点？时分多址的特点：时分多址的特点：l基站可只用一部发射机，避免互调干扰基站可只用一部发射机，避免互调干扰l容易进行时隙的动态分配容易进行时隙的动态分配l必须有精确的同步和定时必须有精确的同步和定时时间时间码码频率频率codeMS1BSMS2MS3f2f1C1f1(f2)tf1(f2)C2f1(f2)C3tt码分多址的特点：码分多址的特点：l系统容量大系统容量大l抗干扰和纠错能力强，话音质量好抗干扰和纠错能力强，话音质量好l无需保护间隔无需保护间隔l能软切换，无需频率分配和管理，保密性强，能软切换，无需频率分配和管理，保密性强，低功耗低功耗一个服务区内一个服务区内只设置只设置一个基一个基地站地站，由它负，由它负责移动通信的责移动通信的联络和控制联络和控制RRRR整整个个服服务务区区有有若若干干个个基基地地站站区域覆盖区域覆盖l面状服务区面状服务区是指服务区内用户的分布呈一宽广的平面。l基站使用全向天线，覆盖范围是圆形基站使用全向天线，覆盖范围是圆形l要无缝覆盖，则圆形有交叠，则真正的覆盖区要无缝覆盖，则圆形有交叠，则真正的覆盖区域是圆内接正多边形域是圆内接正多边形l比较五方面：比较五方面： 相邻小区的中心间距相邻小区的中心间距d基地站间干扰基地站间干扰 单位小区面积单位小区面积 基地站数量基地站数量 交叠区宽度交叠区宽度 跟踪跟踪 交叠区面积交叠区面积 同频干扰同频干扰 所需最少频率个数所需最少频率个数 频率利用率频率利用率l正六边形小区中心间距最大，单位小区面积最正六边形小区中心间距最大，单位小区面积最大，交叠区宽度最小，交叠区面积最小，所需大，交叠区宽度最小，交叠区面积最小，所需频率最少。频率最少。l满足以上条件的单位无线区群中的小区个数为：满足以上条件的单位无线区群中的小区个数为： N=i2+ij+j2 N为小区的个数，为小区的个数，i、j均为正整数，其中一个均为正整数，其中一个可以为可以为0f1f2f3f1f2f3f1f2f3f4f1f2f3f4f1f2f3f4f5f6f7f1f2f3f4f5f6f7l在系统中，若在系统中，若Dg大，则同频干扰小，通信质量大，则同频干扰小，通信质量好，但频率利用率就低。好，但频率利用率就低。l实际中，在保证通信质量的前提下，使频率利实际中，在保证通信质量的前提下，使频率利用率最大，即选择最小的用率最大，即选择最小的N扇区扇区sector 小区小区cell 由于顶点激励由于顶点激励采用定向天线，采用定向天线，所以对同频干扰所以对同频干扰有一定的抑制作有一定的抑制作用，从而用，从而，提高了频，提高了频率利用率，对简率利用率，对简化设备，降低成化设备，降低成本都有好处。本都有好处。 实际的移动通实际的移动通信网用户分布是不信网用户分布是不均匀的均匀的,所以小区划所以小区划分和信道数应灵活分和信道数应灵活分配。分配。 在闹市区在闹市区,无线无线小区面积小一些小区面积小一些,信信道数多一些道数多一些,较密。较密。 在郊区在郊区,小区面小区面积大一些积大一些,信道数少信道数少一些，较疏。一些，较疏。一个一个基站基站即一个即一个无线小区无线小区。位置区位置区是是MS在其中自由移动而无需更改在其中自由移动而无需更改位置信息的区域，由若干个基地站组成。位置信息的区域，由若干个基地站组成。MSC区区是一个移动业务交换中心所管辖的是一个移动业务交换中心所管辖的范围，由若干个位置区组成。范围，由若干个位置区组成。业务区业务区由若干个由若干个MSC区组成区组成移动通信网移动通信网由一个或若干个业务区所组成由一个或若干个业务区所组成的区域。的区域。l区域联网后，区域内的业务仍然通过原本地网，区域联网后，区域内的业务仍然通过原本地网，区域外的业务则通过移动汇接局联到外部。区域外的业务则通过移动汇接局联到外部。l汇接局通常设在省会或是经济中心。汇接局通常设在省会或是经济中心。l定义：通话过程中，当定义：通话过程中，当MS从一个小区移动到从一个小区移动到另一个小区时，为了保证移动用户的不中断通另一个小区时，为了保证移动用户的不中断通信需要进行的信道切换称为越区切换。信需要进行的信道切换称为越区切换。l一般是根据移动台接收信号载波电平、载干比一般是根据移动台接收信号载波电平、载干比C/I（质量）、移动台到基站的距离等判断是质量）、移动台到基站的距离等判断是否需要越区切换否需要越区切换l越区切换需注意的问题：越区切换需注意的问题：l越区切换的准则越区切换的准则l越区切换如何控制越区切换如何控制l越区切换时的信道分配越区切换时的信道分配l有关的指标：越区切换的失败率、通信中断概有关的指标：越区切换的失败率、通信中断概率、越区切换的速率、通信中断时间间隔、越率、越区切换的速率、通信中断时间间隔、越区切换的时延区切换的时延越区切换的类型：越区切换的类型：l硬切换：建立新的连接以前，中断旧的连接。硬切换：建立新的连接以前，中断旧的连接。容易发生掉话容易发生掉话l软切换：当与新基站建立可靠连接以后再断掉软切换：当与新基站建立可靠连接以后再断掉旧的连接。旧的连接。用于用于CDMA系统中系统中l通常是根据移动台接收的信号强度来决定是否通常是根据移动台接收的信号强度来决定是否进行切换。进行切换。基站1基站2时间门限1门限2门限3A B CD越区切换准则：越区切换准则：l相对信号强度准则相对信号强度准则l具有门限规定的相对信号强度准则具有门限规定的相对信号强度准则l具有滞后余量的相对信号强度准则具有滞后余量的相对信号强度准则l具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则越区切换控制策略：越区切换控制策略：l移动台控制的越区切换移动台控制的越区切换l网络控制的越区切换网络控制的越区切换l移动台辅助控制的越区切换移动台辅助控制的越区切换lGSM的切换采用移动台辅助切换法，的切换采用移动台辅助切换法，MS、基基站和站和MSC共同参与完成。共同参与完成。lGSM网络中采用两个数据库来对用户信息进行网络中采用两个数据库来对用户信息进行管理，包括用户的位置信息。管理，包括用户的位置信息。l位置管理包括：位置管理包括： 位置登记位置登记 位置更新位置更新v定义：移动网络为了跟踪移动台的位置变化，定义：移动网络为了跟踪移动台的位置变化，而对其位置信息进行登记、删除和更新的过程，而对其位置信息进行登记、删除和更新的过程，也称位置注册。也称位置注册。v位置信息存储在位置信息存储在HLR和和VLR中中v通常，通常，GSM系统被划分许多位置区，对应不同系统被划分许多位置区，对应不同位置区识别码位置区识别码q移动台移动台开机时开机时的位置登记的位置登记q当移动台从一个位置区进入当移动台从一个位置区进入另另一个新的位置区一个新的位置区时，移动系统所进行的时，移动系统所进行的常规常规位置更新位置更新q在一定的特定时间内，网络与移动台没有发生在一定的特定时间内，网络与移动台没有发生联系时，移动台自动地、周期地与网络取得联联系时，移动台自动地、周期地与网络取得联系，核对数据系，核对数据的的周期性位置更新。周期性位置更新。 v移动台首次进入移动台首次进入GSM网，先要通过网，先要通过MSC把用户把用户的相关信息存放在的相关信息存放在HLR中进行登记注册，如中进行登记注册，如IMSI、MSISDN、位置信息等。位置信息等。v移动台开机，搜索广播控制信道查询位置区识别移动台开机，搜索广播控制信道查询位置区识别码，发现与原来的位置区不同则要通过基站发位码，发现与原来的位置区不同则要通过基站发位置更新请求。置更新请求。v位置登记后才能进行通话位置登记后才能进行通话v移动台漫游到新的位置区，发现收到的位置区移动台漫游到新的位置区，发现收到的位置区识别码改变，向新识别码改变，向新MSC申请位置登记申请位置登记（IMSI）。）。新新VLR向向HLR查询用户数据，分查询用户数据，分配配MSRN并告之。并告之。HLR修改用户信息以备修改用户信息以备GMSC查询提供路由，并告诉原位置区查询提供路由，并告诉原位置区VLR删删除用户信息。除用户信息。MS新MSC新VLR原VLRHLR位置登记请求更新位置登记询问MS的IMSI“询问IMSI”的响应查询MS有关参数，并分配MSRN“查询参数”的响应，并存储MSRN位置信息注销更新位置登记确认位置登记请求确认l周期位置用来周期性地通知网络每个周期位置用来周期性地通知网络每个MS的可的可用性。用性。l当网络在特定的时间内没有收到来自移动台任当网络在特定的时间内没有收到来自移动台任何信息，在这种情况下网络无法知道移动台所何信息，在这种情况下网络无法知道移动台所处的状态。为此，系统强制处的状态。为此，系统强制MS进行周期位置进行周期位置更新。更新。
